具有相位光调制器的LIDAR制造技术

一种设备(400)具有：第一光源(404)，其被配置为将第一光束(410)引导到相位光调制器(414)；以及第二光源(406)，其被配置为将第二光束(420)引导到相位光调制器(414)。相位光调制器(414)被配置为提供：引导到第一视野(418)的第一调制光束(416)；以及引导到第二视野(428)的第二调制光束(426)。设备(400)还具有：第一光检测器，其被配置为检测如从第一视野反射的第一调制光束；以及第二光检测器，其被配置为检测如从第二视野反射的第二调制光束。置为检测如从第二视野反射的第二调制光束。置为检测如从第二视野反射的第二调制光束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有相位光调制器的LIDAR


[0001]本申请总体涉及测距装置，且更具体地涉及使用光的测距和成像装置。

技术介绍

[0002]光检测和测距(LIDAR)系统检测并确定对象的位置。在一个示例中，光束被投射到视野中的已知位置。光检测器聚焦在视野中的那个位置，并检测来自可能在视野中的对象的光的任何反射。光传播的时间用于帮助确定对象的距离。通过横跨场扫描光束，可以确定场中对象的位置和对象的图像。
[0003]扫描型LIDAR系统的一个挑战是足够快速和准确地扫描以捕获场内对象的运动。例如，在汽车应用中，LIDAR系统必须快速且准确地确定行人和车辆以及其它对象的运动。已经应用镜子来扫描光束。其它示例使用万向架将整个光投射和检测系统作为一个单元移动。然而，很难以足够的精度操作这些机械系统。此外，此类系统通常体积庞大，具有大的功率要求，并且需要经常维护和校准以保持精度。

技术实现思路

[0004]根据所描述的示例，一种设备包括相位光调制器。该设备还包括光学耦合到相位光调制器的第一光源，第一光源被配置为生成第一光束并且被定位以将第一光束以第一入射角引导到相位光调制器，相位光调制器被配置为调制第一光束以提供第一调制光束并且响应于第一光束将第一调制光束引导到第一视野；以及光学耦合到相位光调制器的第二光源，第二光源被配置为生成第二光束并且被定位以将第二光束以第二入射角引导到相位光调制器，相位光调制器被配置为调制第二光束以提供第二调制光束并且响应于第二光束将第二调制光束引导到第二视野。该设备还包括光学耦合到第一视野并被配置为检测如从第一视野反射的第一调制光束的第一光检测器和光学耦合到第二视野并被配置为检测如从第二视野反射的第二调制光束的第二光检测器。
附图说明
[0005]图1A和图1B(统称为“图1”)是示出使用相位光调制器(PLM)的光转向的图。
[0006]图2是示例微镜的侧视图。
[0007]图3是示例LIDAR设备的顶视图。
[0008]图4A至图4D(统称为“图4”)是示例LIDAR设备的发射部分和与LIDAR设备一起使用的扫描模式的视图。
[0009]图5A和图5B(统称为“图5”)是图4的LIDAR设备的接收部分的视图。
[0010]图6是另一示例LIDAR设备的图。
[0011]图7是示例方法的流程图。
[0012]图8是另一示例方法的流程图。
具体实施方式
[0013]在附图中，除非另有说明，否则对应的数字和符号一般指对应的部分。附图不一定按比例绘制。
[0014]在本说明书中，术语“耦合”可以包括与中间元件形成的连接，并且附加元件和各种连接可以存在于“耦合”的任何元件之间。在此称为“光耦合”的元件是包括元件之间的涉及光传输的连接的元件。同样如本文所用，“相位光调制器”(PLM)是具有多个像素的装置，其中PLM可以修改施加到每个像素的光的相位。PLM可以反射或透射施加的光。来自相位修改像素和/或相位未修改像素的光的干涉调制所施加的光。
[0015]在示例布置中，相位光调制器(PLM)转向光源的慢扫描速率和窄视野(FOV)问题通过向PLM提供至少两个光源使得来自每个光源的光同时扫描不同的FOV来解决。在至少一个示例中，LIDAR设备具有用于至少两个光源的单个PLM装置。光源相对于PLM具有不同的角度取向。由于不同的角度取向，每个激光照射相应视野(FOV)中的一个点，并且所有FOV同时扫描并平铺在一起。根据示例，一种设备包括相位光调制器。该设备还包括光学耦合到相位光调制器的第一光源，第一光源被配置为生成第一光束并且被定位以将第一光束以第一入射角引导到相位光调制器，相位光调制器被配置为调制第一光束以提供第一调制光束并且响应于第一光束将第一调制光束引导到第一视野；以及光学耦合到相位光调制器的第二光源，第二光源被配置为生成第二光束并且被定位以将第二光束以第二入射角引导到相位光调制器，相位光调制器被配置为调制第二光束以提供第二调制光束并且响应于第二光束将第二调制光束引导到第二视野。该设备还包括光学耦合到第一视野并被配置为检测如从第一视野反射的第一调制光束的第一光检测器以及光学耦合到第二视野并被配置为检测如从第二视野反射的第二调制光束的第二光检测器。
[0016]示例PLM是基于数字微镜的PLM。该类型的PLM装置在基板表面上包括许多数字微镜。在示例中，该类型的PLM可以包括数十万个微镜或超过一百万个微镜。每个微镜都被设计成使得它在基板之上的竖直位置可以通过驱动基板中的电路使用施加到微镜的静电力来精确定位。从特定微镜反射的光的相位由微镜的竖直位置(相对于基板竖直，在本讨论中基板为水平)确定。例如，如果第一微镜位于基板之上的整个高度，而相邻的第二微镜降低四分之一波长，则从第二微镜反射的光将相对于从第一微镜反射的光传播二分之一波长(向下的四分之一波长加上向上的四分之一波长)。从第一微镜和第二微镜反射的光然后将以可预测的方式干涉。可以选择PLM上的相位变化模式以提供所需的类似衍射的效果，诸如转向或聚焦光。参见例如McManamon等人的“Optical Phased Array Technology”(Proceedings of the IEEE，第84卷第2号第269
‑
298页(1996.02))，其通过引用整体并入本文。可以在视野中的所需距离处创建任意模式，诸如斑点或光束。另一个示例PLM是液晶型相位光调制器。使用该类型的PLM，施加在每个像素处的电压会改变该像素处的液晶，从而导致光的相移。液晶PLM可以是透射式的或反射式的。
[0017]图1A和图1B(统称为“图1”)是示出使用PLM的光转向的图。在该示例中，PLM 102是基于数字微镜的PLM。在图1A中，PLM 102的微镜104具有被选择以在方向108中引导光106的转向模式。在图1B中，微镜104具有被选择以在方向110中引导光106的模式。因此，PLM 102可以在所需方向中将光转向。除了将光转向之外，PLM 102还可以将光聚焦在所需距离处的斑点(焦点)处。
[0018]图2是类似于微镜104(图1)之一的示例微镜的侧视图。平台204经由平台柱214连接到两个平台电极212。柱208支撑平台204上方的镜子210。如图2中所示，当电压被施加到驱动电极206并且参考电压(例如接地)被施加到平台电极212时，静电力将平台204拉下，并因此拉下镜子210。运动量由施加的电压确定。在其它示例中，像素202使用可由驱动电路(未示出)单独寻址的两个或更多个驱动电极206。施加的静电力与驱动电极206和平台204的面积成正比。因此，使用多个电极，可以通过选择驱动电极206或驱动电极206的组合来精确控制力的大小，以及因此镜子210的竖直位置，同时对驱动电极206中的每个所选驱动电极施加相同的电压。由像素202提供的相移由镜子210的竖直定位确定。例如，如果像素降低四分之一波长(1/4λ)，相对于未降低的像素，从该像素反射的光将传播附加的二分之一波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：相位光调制器；第一光源，其光学耦合到所述相位光调制器，所述第一光源被配置为生成第一光束并且被定位以将所述第一光束以第一入射角引导到所述相位光调制器，所述相位光调制器被配置为调制所述第一光束以提供第一调制光束并且响应于所述第一光束将所述第一调制光束引导到第一视野；第二光源，其光学耦合到所述相位光调制器，所述第二光源被配置为生成第二光束并且被定位以将所述第二光束以第二入射角引导到所述相位光调制器，所述相位光调制器被配置为调制所述第二光束以提供第二调制光束并且响应于所述第二光束将所述第二调制光束引导到第二视野；第一光检测器，其光学耦合到所述第一视野并被配置为检测如从所述第一视野反射的所述第一调制光束；以及第二光检测器，其光学耦合到所述第二视野并被配置为检测如从所述第二视野反射的所述第二调制光束。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述相位光调制器是第一相位光调制器并且进一步包括第二相位光调制器，所述第二相位光调制器被配置为将如从所述第一视野反射的所述第一调制光束引导到所述第一光检测器并且被配置为将如从所述第二视野反射的所述第二调制光束引导到所述第二光检测器。3.根据权利要求2所述的设备，其中，从所述第二相位光调制器到所述第一光检测器的第一反射角不同于所述第一入射角，以及其中，从所述第二相位光调制器到所述第二光检测器的第二反射角不同于所述第二入射角。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述相位光调制器以转向模式调制所述第一光束以提供所述第一调制光束，并且所述相位光调制器以所述转向模式调制所述第二光束以提供所述第二调制光束。5.根据权利要求4所述的设备，进一步包括控制器，所述控制器被配置为控制所述相位光调制器上的所述转向模式，使得所述第一调制光束扫描所述第一视野并且所述第二调制光束扫描所述第二视野。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述相位光调制器包括如下项之一：数字微镜阵列，并且其中所述相位光调制器通过将所述数字微镜的高度设置在所述相位光调制器的基板之上来调制所述第一光束和所述第二光束；或者液晶相位光调制器，其中所述相位光调制器通过向每个像素处的液晶施加电压来调制所述第一光束和所述第二光束。7.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在所述第一光源和所述相位光调制器之间的第一准直透镜并且包括在所述第二光源和所述相位光调制器之间的第二准直透镜。8.一种设备，包括：相位光调制器；光源，其光学耦合到所述相位光调制器，所述光源被配置为将发散光束引导到所述相位光调制器，所述相位光调制器被配置为响应于所述发散光束提供被引导到视野的调制光束；以及光检测器，其光学耦合到所述视野并被配置为检测如从所述视野反射的所述调制光
束。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述相位光调制器是第一相位光调制器并且进一步包括第二相位光调制器，所述第二相位光调制器被配置为将从所述视野反射的所述调制光束引导到所述光检测器。10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述相位光调制器以转向模式调制所述发散光束以提供所述调制光束。11.根据权利要求10所述的设备，进一步包括控制器，所述控制器被配置为控制所述相位光调制器上的所述转向模式，使得所述调制光束扫描所述视野。12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：